Mit Garmin auf dem Mars

Wenn der Ingenuity-Hubschrauber der NASA zum ersten kontrollierten Flug auf dem Mars abhebt, ist auch Garmin mit an Bord: Mit unserem optischen Entfernungsmesssensor LIDAR-Lite v3 kann die NASA wichtige Daten ermitteln, die für den Flug essentiell sind.

Mit dem Ingenuity-Hubschrauber unternimmt die NASA den ersten Versuch eines kontrollierten Flugs auf einem anderen Planeten – und Garmin ist bei dieser geschichtsträchtigen Mission mit an Bord. Ingenuity landete am 18. Februar 2021 sicher im Jezero-Krater auf dem Mars, befestigt am Bauch des Mars 2020 Perseverance Rover. Als nächstes auf seiner To-Do-Liste: vom Rover ausklinken, auf der Marsoberfläche platzieren, mit Solarenergie aufladen, die Kommunikation mit dem Flugpersonal auf der Erde bestätigen, die Rotorblätter ausrichten und schließlich abheben.

Um dann zum ersten Mal autonom zu fliegen.
Mit Garmin.

Unsere Technologie LIDAR-Lite v3 misst dabei die Entfernung des Hubschraubers zum Boden. Das Ziel von Ingenuity ist es, bei einem neunzig Sekunden dauernden Flug eine Flughöhe von bis zu 5 Metern über der Marsoberfläche zu erreichen. Zum Vergleich: Die Atmosphäre auf dem Mars ist nicht einmal 1 Prozent so dicht wie die der Erde. Und der erste Flug von Wilbur und Orville Wright auf der Erde dauerte nur 12 Sekunden.

Technische Details: Der Ingenuity wiegt auf der Erde 1,8 Kilogramm, was auf dem Mars in etwa 0,7 Kilogramm entspricht, seine Rotoren messen von Spitze zu Spitze ca. 120 Zentimeter. Und unser LIDAR-Lite v3 ist dafür die perfekte kompakte, leistungsstarke optische Entfernungsmessungssensorlösung. Wir haben mit Garmin-Konstrukteur Bob Lewis gesprochen. Er war an der Entwicklung dieser Technologie beteiligt und kann erklären, was die Vorteile des LIDAR-Lite bei einer so wichtigen Mission wie dieser sind.

Bob, erklär uns bitte kurz: Was ist ein LIDAR-Lite-Gerät und wie funktioniert es?

Das LIDAR-Lite-Modul kann man als Höhenmesser bezeichnen. Es misst im Grunde die Entfernung zwischen dem Hubschrauber und der Marsoberfläche. Dabei werden Infrarot-Lichtimpulse verwendet, die auf den Boden projiziert und anschließend zurückgegeben werden. Die Zeit, wie lange das Licht vom Hubschrauber zum Boden und wieder zurück benötigt, wird gemessen. Unser Modul von Garmin hat ein unglaublich geringes Gewicht. Das ist ein riesiger Vorteil, weil der Hubschrauber – da er in einer Atmosphäre mit geringer Dichte operiert – nicht viel tragen kann.

Aber eigentlich ist das Modul nicht für NASA-Missionen auf dem Mars gedacht. Wie wird LIDAR-Lite typischerweise auf der Erde eingesetzt?

Auch auf der Erde wird es für die Messung von Entfernungen genutzt und hat dabei sehr viele Anwendungsfelder. Typischerweise wird es für die Entfernungsmessung von bis zu 40 Metern verwendet. Dabei ist die Messgenauigkeit extrem hoch. Wir sprechen hier über wenige Zentimeter. Dadurch ist LIDAR-Lite für viele Einsatzzwecke sehr nützlich.

Kannst du uns konkrete Einsatzszenarien geben?

Häufig wird es beispielsweise für Höhenmesser in Drohnen eingesetzt, um die Flughöhe zu messen. Außerdem wird es in Robotik-Anwendungen zum Scannen eines Raums verwendet. Eine der Eigenschaften dieses optischen Systems ist, dass es einen sehr exakt fokussierten Strahl hat, der Strahl sich also nicht sehr stark ausbreitet. LIDAR-Lite kann zudem 360 Grad über den Horizont scannen und dadurch eine Karte für einen Raum erstellen. Grundsätzlich kann das System überall dort eingesetzt werden, wo mit einer schnellen Aktualisierungsrate exakte Entfernungen zu messen sind. Also beispielsweise für Systeme, die solche Informationen zur Navigation benötigen.

Also ist ein wesentlicher Vorteil auch die Geschwindigkeit?

Wenn die Aktualisierungsrate zu langsam ist, wären lediglich langsame Bewegungen für eine Messung möglich. Das Garmin LIDAR-Lite liefert Daten mit der Geschwindigkeit von hunderten von Taktzyklen pro Sekunde.  

Hat Garmin andere Produkte, die die LIDAR-Lite-Technologie verwenden?

Die Technologie wird tatsächlich auch in vielen anderen Garmin-Produkten verwendet. Im Fall der NASA wird sie vermutlich in erster Linie nur zur Messung der Entfernung zum Boden verwendet, aber wenn man die Entfernung zum Boden mit dem Kamerasystem kombiniert, kann man die Technik tatsächlich auch zur Navigation nutzen. Wir haben zum Beispiel mit dem Approach® Z82 einen tragbaren Golf-Entfernungsmesser, der über diese Technologie verfügt. Es gibt auch Produkte für andere Sportarten, das Xero® A1i Bow Sight beispielsweise, das die Entfernung zu einem Ziel misst und basierend auf der Entfernung berechnet, wie groß der Luftabfall sein wird. Wenn man also 50 Meter vom Ziel entfernt ist, wird der Pfeil ziemlich stark abfallen – der LIDAR-Lite zeigt dir die entsprechend höher liegende Zielposition an und gleicht so den Höhenunterschied aus. Die Einsatzmöglichkeiten sind hier sehr vielfältig.  

Danke Bob für diese spannenden Einblicke!

Wenn du daran interessiert bist, das historische Abenteuer der NASA mitzuverfolgen, kannst du die Meilensteine der NASA Ingenuity hier sehen.